热敏性无定形食品粉末高剪切湿法制粒的控温防结块机制与区域图谱构建

针对无定形食品粉末在High Shear Granulator（HSG）中因温湿度失控导致的结块（caking）问题，研究人员通过系统评估麦芽糊精（Maltodextrin）的玻璃化转变温度（Tg）、液固比（L/S）等参数，构建了基于（T-Tg）和（L/S）/kμ的制粒区域图谱，揭示了高DE值麦芽糊精对温度敏感但需水量低的特性，为食品工业安全制粒提供了理论依据。

　　

在食品工业中，无定形粉末（如麦芽糊精）因其快速溶解性和易加工性被广泛应用，但其玻璃化转变温度（T_g）导致的结块（caking）问题一直是生产痛点。当粉末温度超过T_g时，材料从玻璃态转为粘弹态，引发不可控团聚，轻则浪费原料，重则损坏设备。现有高剪切湿法制粒（HSWG）研究多聚焦结晶性粉末，缺乏对无定形材料特性的考量。为此，来自Roquette（法国）等机构的研究团队在《Powder Technology》发表论文，通过系统实验揭示了温度与粘合剂动态变化对制粒的影响机制。

研究采用Eirich High Shear Granulator（HSG），以不同DE值（Dextrose Equivalent）的麦芽糊精为模型材料，结合粘度建模和参数化分析，构建了首个针对无定形粉末的HSWG区域图谱。关键技术包括：1）通过调节搅拌速度、批次量和运行时间量化温升效应；2）测定不同DE值麦芽糊精的T_g及粘合剂粘度变化规律；3）建立关键参数k_μ以关联粘合剂动态特性与制粒效率。

结果1：温度的核心作用
研究发现，搅拌速度、批次量和时间均会加速体系产热。当床层温度（T）超过T_g时，高DE麦芽糊精（如DE29）因T_g较低更易结块。临界阈值（T-T_g）设为40°C可有效区分可控团聚与结块风险区。

结果2：粘合剂的动态行为
高DE麦芽糊精在粘合剂中溶解更快，但粘度增速较慢（k_μ值更低），使得粘合剂在较高固含量下仍保持流动性和粘附性，从而减少需水量。例如，DE29的（L/S）/k_μ阈值为0.0325时达到最佳制粒效率。

区域图谱的构建与应用
基于（T-T_g）和（L/S）/k_μ的双参数图谱，首次明确了无定形粉末HSWG的“安全操作窗”。该图谱不仅可预测结块风险，还能指导工艺优化——例如对高DE材料优先控制温升而非增加水量。

这项研究填补了无定形食品粉末制粒理论的空白，其提出的k_μ参数和区域图谱为工业级防结块控制提供了量化工具。未来可扩展至其他热敏性材料（如蛋白质粉），推动食品、制药等领域的高效低耗生产。